JP2004150912A - 車両用外界認識装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レーダ視野角の左右端付近に存在する物体の検出位置に段差が生じる場合であっても、誤った相対速度の算出や、誤った障害物判断がなされることのない車両用外界認識装置を提供すること。
【解決手段】自車周辺の物体を検知して、自車と検知した物体との相対位置を出力するスキャニング式測距手段と、該スキャニング式測距手段の出力から自車両と各物体との相対速度を算出する相対速度算出手段と、を備えた車両用外界認識装置において、前記スキャニング式測距手段の出力に基づき各物体の測距状況を把握する測距状況把握手段と、該測距状況把握手段の出力に応じて前記相対速度算出手段の演算を変更する相対速度演算変更手段とを設けたこととした。
【選択図】 図３
【解決手段】自車周辺の物体を検知して、自車と検知した物体との相対位置を出力するスキャニング式測距手段と、該スキャニング式測距手段の出力から自車両と各物体との相対速度を算出する相対速度算出手段と、を備えた車両用外界認識装置において、前記スキャニング式測距手段の出力に基づき各物体の測距状況を把握する測距状況把握手段と、該測距状況把握手段の出力に応じて前記相対速度算出手段の演算を変更する相対速度演算変更手段とを設けたこととした。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザなどの電磁波を用いて、スキャニングすることにより、物体との相対位置を検知する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザの照射範囲を複数の検知エリアに区切り、各検知エリアの受信強度から物体の存在を判定する物体検知装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置では、各検知エリアの受信強度の加算値と閾値との比較を行うため、物体との相対距離に関わらず確実に物体を検知することが可能となるものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２８７１８号公報（第４〜６頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１に記載のような装置では、レーダからの電磁波を反射する反射物が、その全体で完全に電磁波を反射できないとき（物体の一部が検知範囲から外れる等により物体の本当の大きさに対する反射可能エリアが異なる場合）には、正しい相対横位置が検出できない場合が生じる。これについて図１０〜図１２を用いて説明する。時刻ｔ０において隣接レーンから自車進行方向の前方に割り込む車両が存在し、時刻ｔ１において割り込み車両の一部がレーダ視野角に入る。このとき、反射可能エリアを検知し、検知リフレクタ群の左端と右端の中心位置を車両の横位置として認識する。よって、図１１の実線で示す位置に割り込み車両が位置し、左端側のみのリフレクタによって横位置を認識することになる。その後、時刻ｔ２において車両全体が視野角に入り、図中右端側と左端側のリフレクタから横位置を認識するため、図１１の場合、横位置が図中左側に移動することとなる。図１２は物体検知装置が認識している割り込み車両の横位置と物体の幅（車幅）との関係を表すタイムチャートである。図１２の横位置のタイムチャートに示すように、車幅が大きく変化すると、レーダ出力の相対横位置に段差が生じるため、これを用いる処理、例えば、相対速度の算出処理では実際とは反対方向の動きとして相対速度が算出されるといった問題や、障害物判断処理では障害物として注目すべき車両を非障害物と判断してしまうという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑み、レーダ視野角の左右端付近に存在する物体の検出位置に段差が生じる場合であっても、誤った相対速度の算出や、誤った障害物判断がなされることのない車両用外界認識装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明では、自車周辺の物体を検知して、自車と検知した物体との相対位置を出力するスキャニング式測距手段と、該スキャニング式測距手段の出力から自車両と各物体との相対速度を算出する相対速度算出手段と、を備えた車両用外界認識装置において、前記スキャニング式測距手段の出力に基づき各物体の測距状況を把握する測距状況把握手段と、該測距状況把握手段の出力に応じて前記相対速度算出手段の演算を変更する相対速度演算変更手段とを設けたことで、上記課題を解決するに至った。
【０００７】
【発明の効果】
本願発明にあっては、スキャニングにより検知した各物体について、その検知状況を把握する。そして、検知状況の把握結果から、相対速度算出処理の変更の必要性に応じて、相対速度算出処理を一時的に変更する。このようにして、変更して算出した相対速度は、実際とは逆方向の動きとして算出されることがないため、相対速度の算出精度を向上することができる。更に、相対速度を用いた障害物判断処理等においては、その判断を正確に行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における車両用外界認識装置の実施形態について実施例をもとに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【０００９】
（第１実施例）
図１は、この発明の第１実施例を示す図である。まず構成を説明すると、車両の先頭にはスキャニング式のレーザレーダ１が設けられている。このレーザレーダ１には、走査した結果から障害物候補を抽出するレーダ処理装置２が接続され、このレーダ処理装置２では一つ又は複数の障害物候補に対して自車両を原点とする２次元（車間距離方向と車幅方向）座標値の算出と、障害物候補の幅（大きさ）の算出が実施される。
【００１０】
また、自車前方の状況を高速に把握するプログレッシブスキャン式の３ＣＣＤカメラ３が搭載されている。この３ＣＣＤカメラ３の撮像結果が画像処理装置４に接続されている。この画像処理装置４ではレーダ処理装置２で捕捉した障害物候補の座標付近の画像データを記憶し、自車両のピッチング変動等によりレーダ検知物体をロストした場合に、画像処理により物体を検知する処理が実施される。
【００１１】
レーダ処理装置２の出力、および画像処理装置４の出力は外界認識装置５に接続されている。この外界認識装置５には、自車両の状態量を推定するために従属左右車輪速度を検出する車速検出装置６と、前輪操舵角を検出する操舵角検出装置７が接続されている。
【００１２】
上述のようなハード構成から、本発明の測距状況把握手段と後段の処理（相対速度算出処理や障害物判断処理）変更手段等の演算処理が行われ、これにより高度な車両用の外界認識システムが実施される。
【００１３】
外界認識装置５では、レーダ処理装置で検知した各物体が自車両にとって障害物であるか否かを正確に判断し、その判断結果は自動ブレーキ制御装置８に出力される。そして、前後輪には任意な制動力を達成する負圧ブレーキブースタ９が接続され、自車両の自動ブレーキ制御８からの制動力指令電圧が負圧ブレーキブースタ９のソレノイドバルブに印加されることにより行われる。
【００１４】
これらのレーダ処理装置２や自動ブレーキ制御装置８は、それぞれマイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータの駆動回路などを備え、互いに通信回路を介して情報を送受信する。
【００１５】
図２は、第１実施例における車両用外界認識装置の制御構成を表すブロック図である。まず構成を説明すると、図中の１０１は物体との相対位置を出力するスキャニング式測距手段、１０２はスキャニング式測距手段１０１の測距結果に基づき物体と自車両との相対速度を算出する相対速度算出手段、１０３はスキャニング式測距手段１０１で検知した物体の測距状況を把握する測距状況把握手段、１０４は測距状況把握手段１０３の出力をトリガーとして相対速度算出手段１０２の演算処理を変更する相対速度演算変更手段である。
【００１６】
図３は第１実施例における相対速度算出制御を表すフローチャートである。この実施例は、請求項１，３，４，６，８項に対応するものであり、自車前方の状況を把握するスキャニング式レーザレーダの走査結果（位置の変化や幅の変化）から、検知物体の測距状況を把握し、相対速度の演算処理を一時的に変更することで、より高精度に横方向相対速度を算出する場合である。尚、本制御は１００［ｍｓ］毎に実施されるものとする。
【００１７】
ステップ２０１では、スキャニング式レーザレーダ１の検知した各物体の位置ベクトル（横方向：Ｐｘ＿ｚ０， 縦方向Ｐｙ＿ｚ０），および、物体の幅（大きさ：Ｗ＿ｚ０）を読み込む。なお、添え字のｚ０とは今回の値を、ｚ１は１サンプリング（１００ｍｓ）過去の値を、ｚｎはｎサンプリング過去の値を、それぞれ意味する。
【００１８】
ステップ２０２では、ステップ２０１で読み込んだ検知物体の横方向位置とその過去値が、次式（１）を満足する場合にはステップ２０４へ、そうでない場合にはステップ２０３へ進む。
ａｂｓ（ Ｐｘ＿ｚ０ − Ｐｘ＿ｚ１ ） ＞ Ｔｈ＿Ｐｘ ・・・（１）
ここで、ａｂｓ（Ａ）とは、Ａ（引数）の絶対値を出力する関数である。また、Ｔｈ＿Ｐｘとは横方向の検知位置の変化に関する閾値であり、レーダの横方向標準偏差から決めても良い。具体的には、スキャニングレーザーレーダの横方向位置の標準偏差よりも若干大きな値に設定する。これにより、式１を満たす測距状況は、何らかの普通ではない状態（横変位の急変等）であり、後述する処理を一時的に変更する必要性を判断する（請求項１，３に対応）。
【００１９】
ステップ２０３では、ステップ２０１で読み込んだ検知物体の幅とその過去値が、次式（２）を満足する場合にはステップ２０４へ、そうでない場合にはステップ２０５へ進む。
ａｂｓ（ Ｗ＿ｚ０ − Ｗ＿ｚ１ ） ＞ Ｔｈ＿Ｗ ・・・（２）
ここで、Ｔｈ＿Ｗとは幅の変化に関する閾値であり、障害物とする物体の大きさから決めても良い。具体的には、スキャニングレーザレーダの視野角左右端付近で段差が生じる物体はある程度の車幅を有する。つまり、軽自動車以上を対象にすると、Ｔｈ＿Ｗをある程度の大きさ（少なくともバイク等の幅より大きな値）に設定すれば、片側リフレクタしか検知しない場合と両側リフレクタを検知した場合の差から、式２を満足する測距状況は、何らかの普通ではない状態（検知物体の幅（大きさ）が急変）であり、後段の処理を一時的に変更する必要性を判断する（請求項４に対応）。
【００２０】
なお、ステップ２０２とステップ２０３ではａｂｓ関数を使っているが、これは、検知物体がレーダ視野角の外→内だけでなく、内→外に移動した場合でも同様に＜一時的な処理変更＞を行うことで横位置段差に関する問題を解決することが可能なためである。
【００２１】
ステップ２０４では、ステップ２０１で読み込んだ検知物体の縦位置と横位置が、次式（３）を満足する場合にはステップ２０６へ、そうでない場合にはステップ２０５へ進む。
Ｋ１ Ｔｈ＿Ｌ ＜ ａｔａｎ（ Ｐｘ＿ｚ０ ／ Ｐｙ＿ｚ０ ） ＜Ｋ１ Ｔｈ＿Ｒ ・・・ （３）
ここで、ａｔａｎ（Ａ）とは、Ａの逆正接値を出力する関数であり、Ｋ１は１未満の正数であり、Ｔｈ＿ＬとＴｈ＿Ｒはスキャニングレーザレーダの視野角における左右端の角度を表すものである。例えば、視野角１２ｄｅｇのスキャニング式レーザレーダで自車の進行方向右側をプラスとした場合、自車正面を中心（ゼロｄｅｇ）として、Ｔｈ＿Ｌ ＝ −６［ｄｅｇ］，Ｔｈ＿Ｒ ＝ ＋６［ｄｅｇ］ となる。
よって、式３を満足しない場合には、検知物はレーダ視野角の左右端付近に存在する微妙な測距状態であることが分かる（請求項６に対応）。
【００２２】
ステップ２０５では、ステップ２０１で求めた検知物体の相対位置ベクトルとその過去値（Ｐｘ，Ｐｙ）から、相対速度ベクトル（横方向相対速度：ｒＶｘ＿ｚ０，縦方向相対速度：ｒＶｙ＿ｚ０）を次式（４）で表される伝達関数により算出し、ステップ２０７へ進む。
Ｇ（Ｚ） ＝ （ ｃＺ２ − ｃ ） ／ （ Ｚ２ − ａＺ ＋ ｂ ） ・・・ （４）
ここで、Ｚは進み演算子であり、係数ａ，ｂ，ｃは正数であって、これらは所望の擬似微分特性を有するようにサンプリング周期１００ｍｓで離散化されたものである。これにより、相対速度が実際とは逆方向の動きとして算出されることを防ぐだけでなく、より実際の動きに近い高精度な相対速度の算出を行うことができる（請求項８に対応）。
【００２３】
ステップ２０６では、ステップ２０１で求めた検知物体位置とその過去値、及び、ステップ２０５で求めた横方向の相対速度の過去値（ここで、もしステップ２０５で相対速度を求めていない初期状態の場合には、過去値はすべてゼロとする）を、次式のように変更して設定し、今回のサンプリング周期における横方向相対速度を算出する。なお、縦方向の相対速度に関しては（視野角の端っこでも段差や誤差は生じないため、従来同様）ステップ２０５の式（４）から求める。
ｔｅｍｐ ＝ Ｐｘ＿ｚ１ − Ｐｘ＿ｚ２ ・ ・ ・ （５）
Ｐｘ＿ｚ１ ＝ Ｐｘ＿ｚ０ − ｔｅｍｐ ， Ｐｘ＿ｚ２ ＝ Ｐｘ＿ｚ１ − ｔｅｍｐ ・ ・ ・ （６）
ｒＶｘ＿ｚ０ ＝ ａ ｒＶｘ＿ｚ１ − ｂ ｒＶｘ＿ｚ２ ＋ ｃ Ｐｘ＿ｚ０ − ｃ Ｐｘ＿ｚ２ ・・・ （７）
ここで、式（５）は位置の変化を表す値が求められるならば他の算出方法（例えば、ｔｅｍｐ ＝ ０．１ ｒＶｘ＿ｚ１， ここで０．１はサンプリング周期を意味している）でも良い。また、式（６）は”変更”直後の位置を基準として、”変更”直前の動きを考慮して過去値を再設定している。更に、式（７）は式（４）の伝達関数を離散時間系の状態方程式に書き直したものである。一見Ｐｘ＿ｚ１は使っていないが、次回のサンプリング周期でＰｘ＿ｚ２として用いられる。
【００２４】
ステップ２０７では、検知物体位置や相対速度の過去値を更新して終了する。
【００２５】
このようにして、検知物体の横方向相対速度を補正するため、スキャニングレーザレーダの視野角の左右端付近に検知物体が存在する際にレーダ出力が急変した場合でも、精度の高い横方向相対速度の算出が可能となり、これを用いた障害物判断処理では判断結果の正確さが向上される。なお、検知物体が複数出現した場合について明記していないが、複数の物体を検知した場合には各物体に対して同様の処理を行う。
【００２６】
（第２実施例）
次に第２実施例について説明する。基本的なハード構成は第１実施例と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。この第２実施例は、請求項２，５，６，７，９，１０項に対応するものであり、第１実施例はレーザレーダ視野角付近の横位置段差に対して横方向の相対速度算出処理を一時的に変更することにより、より高精度な相対速度算出を行うものであるが、第２実施例では、相対速度の演算処理だけでなくそれを使った障害物判断処理も一時的に変更する場合である。
【００２７】
図４，５は第２実施例における相対速度算出制御及び障害物判断制御を表すフローチャートである。本実施例も１００ｍｓ毎に実施され、ステップ３０１は第１実施例のステップ２０１と同様なので省略する。
【００２８】
ステップ３０２は、ステップ２０２と同様であるが、次式（８）からαを求める。
α＝ｆｕｎｃ１｛ ａｂｓ（ Ｐｘ＿ｚ０ − Ｐｘ＿ｚ１ ） − Ｔｈ＿Ｐｘ ｝ ・・・（８）
ここで、ｆｕｎｃ１（Ａ）とは図６のような特性を有する関数であって、ｆｕｎｃ１∈［０， １］の範囲をとる。
【００２９】
ステップ３０３は、ステップ２０３と同様であるが、次式（９）からβを求める。
β＝ｆｕｎｃ２｛ ａｂｓ（ Ｗ＿ｚ０ − Ｗ＿ｚ１ ） − Ｔｈ＿Ｗ ｝ ・・・（９）
ここで、ｆｕｎｃ２（Ａ）とは図７のような特性を有する関数であって、ｆｕｎｃ２∈［０， １］の範囲をとる。
【００３０】
ステップ３０４は、ステップ２０４と同様であるが、次式（１０）からγを求める。
γ ＝ ｆｕｎｃ３［ ａｂｓ｛ ａｔａｎ（ Ｐｘ＿ｚ０ ／ Ｐｙ＿ｚ０ ）｝ − Ｋ１ Ｔｈ＿Ｒ ］ ・・・ （１０）
ここで、ｆｕｎｃ３（Ａ）とは図８のような特性を有する関数であって、ｆｕｎｃ３∈［０， １］の範囲をとる。
【００３１】
ステップ３０５は、ステップ３０１で求めた検知物の位置の履歴から、δを求める。具体的な一例として以下のプログラムを示す。
δ１ ＝ 初期値ゼロ，δ＝ 初期値ゼロ （物体を新たに検知した際にゼロに設定される）
ｉｆ （α＞０．８） δ１ ＝ １０
ｉｆ （δ１＞０） δ１ ＝ δ１−１ （サンプリング周期毎にデクリメントされる）
ｉｆ （ ａｂｓ（Ｐｘ＿ｚ０） ＜ａｂｓ（Ｐｘ＿ｚ１） かつ ａｂｓ（Ｐｘ＿ｚ１） ＜ ａｂｓ（Ｐｘ＿ｚ２） ） δ＝ １
ここで、ｉｆ （ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ） ｓｔａｔｅｍｅｎｔ とは、ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎを満たす場合にｓｔａｔｅｍｅｎｔ を実施する関数である。すなわち、物体の位置が急変：δ１＝１０してから、１秒：δ１＞０以内に、検知物体の横位置が自車両へ接近してくるとδ＝１となる（請求項５に対応）。
【００３２】
ステップ３０６は、ステップ３０２から３０４で求めた値の合計が、次式（１１）を満たす場合にはステップ３０７へ、そうでない場合には、第１実施例におけるステップ２０５の相対速度算出を行い、ステップ３０８へ進む。
α＋β＋γ ＞ Ｔｈ＿Ｒｅｓｅｔ ・・・（１１）
なお、Ｔｈ＿Ｒｅｓｅｔとは相対速度をリセットすべきか否かを判断する正の閾値で、例えば２．１に設定する。
【００３３】
ステップ３０７は、横方向の相対速度を次のようにリセットする。よって、実際とは逆方向の動きとして相対速度が算出されることがない（請求項７に対応）。（縦方向はリセットしない。）
Ｐｘ＿ｚ１ ＝ Ｐｘ＿ｚ０ ， Ｐｘ＿ｚ２ ＝ Ｐｘ＿ｚ０ ・ ・ ・ （１２）
ｒＶｘ＿ｚ０ ＝ ０， ｒＶｘ＿ｚ１ ＝ ０， ｒＶｘ＿ｚ２ ＝ ０ ・・・ （１３）
【００３４】
ステップ３０８では、次式（１４）を実施する。
ｉｆ（ γ ＞ Ｔｈ＿γ ） Ｒｅｃｏｇ［ｉ］ ＝ ０， Ｊｕｄｇｅ＿Ｆｉｎｉｓｈ＿Ｆｌａｇ［ｉ］ ＝ １ ・・（１４）
ここで、Ｔｈ＿γは検知物体がレーダの視野角の左右端に存在するか否かを判断する１未満の正数である。Ｒｅｃｏｇ［ｉ］ ， Ｊｕｄｇｅ＿Ｆｉｎｉｓｈ＿Ｆｌａｇ［ｉ］はともに、新たに物体を検出するとゼロが初期的に設定されるものである。前者は０〜１の範囲をとる変数で、障害物と判断する度合いが強いほど１に近づく。また、後者は障害物判断処理が終了した場合に１がセットされるフラグである。ｉは検知物体のＩＤ番号（先行車を２台検知した場合にはｉ＝０， ｉ＝１ の２つ）である。すなわち、レーダ視野角の端部に存在する検知物体については、障害物と判断しない処理を行うことで、ブレーキの誤作動を確実に防止することができる。よって、実際は非障害物である物体に対して誤ってブレーキを掛けることがない（請求項１０に対応）。
【００３５】
ステップ３０９では、ステップ３０８でＪｕｄｇｅ＿Ｆｉｎｉｓｈ＿Ｆｌａｇ［ｉ］ ＝ １と設定されていない物体に対してステップ３０２から３０４で求めた値の合計から、次式（１５）を実施する。
ｉｆ （δ＝ ０ かつ α＋β＋γ＞ Ｔｈ＿Ｈｏｌｄ）
Ｊｕｄｇｅ＿Ｆｉｎｉｓｈ＿Ｆｌａｇ［ｉ］＝ １ （１５）
ここで、Ｔｈ＿Ｈｏｌｄは検知物を保持すべきか否かを決める閾値であり、正の値を有するものである。すなわち、障害物判断を保持するため、それに該当する検知物体番号の判断終了フラグを１としている。δ＝ １の場合には検知物の横位置が急変してから自車方向に接近している状態であり、制動制御や警報などを許可したいため、障害物判断を保持させないことで、レーダ視野角の左右端付近での障害物判断性能の低下を防止することができる（請求項９に対応）。
【００３６】
ステップ３１０では、ステップ３０８とステップ３０９でＪｕｄｇｅ＿Ｆｉｎｉｓｈ＿Ｆｌａｇ［ｉ］ ＝ １と設定されていない物体番号に対して、以下の障害物判断（通常の判断処理）を行う。ここで、図５に示す通常の障害物判断処理を説明する。
【００３７】
ステップ３１０−１では、今回のサンプリングにおける自車両の車速Ｖｓｐと舵角Ｓｔｒとヨーレートｄψ／ｄｔを読み込む。
【００３８】
ステップ３１０−２では、３１０−１で求めた車速と舵角とヨーレートを用いて次式より自車両の将来の移動軌跡を、自車両の旋回半径として予測する。
Ｒ＝Ｖｓｐ／（ｄψ／ｄｔ） （ ｉｎ ｃａｓｅ ｏｆ Ｖｓｐ ＞ ３０ｋｍ／ｈ ） （１６）
Ｒ＝ （ ｌｆ ＋ ｌｒ ） ／Ｓｔｒ （ ｉｎ ｃａｓｅ ｏｆ Ｖｓｐ ≦ ３０ｋｍ／ｈ ）
ここで、ｌｆ， ｌｒは、それぞれ前輪から重心までの距離と、後輪から重心までの距離を表している。
【００３９】
ステップ３１０−３では、ステップ３０１で読み込んだ検知物体の位置から自車両と接触する可能性の最も高い相対速度ベクトルの向きを式（１７）から、自車両とギリギリで接触する場合の相対速度ベクトルの向きを式（１８）からそれぞれ求める。
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＿Ｃ［ ｉ ］ ＝ ａｔａｎ（ Ｐｘ＿ｚ０［ ｉ ］ ／ Ｐｙ＿ｚ０［ ｉ ］ ） ・・・ （１７）
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＿Ｌ［ ｉ ］
＝ ａｔａｎ（ （Ｐｘ＿ｚ０［ ｉ ］ ＋ Ｗ＿ｚ０［ ｉ ］／２ ＋ ｗ／２） ／ （Ｐｙ＿ｚ０［ ｉ ］） ） ・（１８）
ここで、ｗは自車両の幅をそれぞれ表している。
次に、自車両に対する障害物候補の相対速度ベクトルの向きを式（１９）で算出し、これより、検知物体が自車両にとって障害物となりえる可能性を式（２０）により算出する。
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ［ ｉ ］ ＝ ａｔａｎ（ ｒＶｘ＿ｚ０［ ｉ ］ ／ ｒＶｙ＿ｚ０［ ｉ ］ ） ・・・（１９）
Ｒｅｃｏｇ＿ｒＶｘｙ［ｉ］
＝ （−０．２ ／ ｆａｂｓ（ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＿Ｌ［ ｉ ］ − ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＿Ｃ［ ｉ ］ ） ）
＊ ｆａｂｓ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＿Ｃ［ ｉ ］ − ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ［ ｉ ］） ＋ １．０ ・・・（２０）
ここで、Ｒｅｃｏｇ＿ｒＶｘｙは接触する可能性があるときには０．８から１までの範囲を取り、可能性が低いほど小さい値となる。
【００４０】
ステップ３１０−４では、式（１６）で算出した自車の将来の移動軌跡Ｒから、式（２１）により検知物体と自車両との接触可能性を求める。
Ｒｅｃｏｇ＿Ｄｉｓｔ［ｉ］ ＝ （−０．２ ／ ｗ／２ ） ＊ ａｂｓ（ｈｙｐｏｔ（Ｐｙ＿ｚ０［ ｉ ］，（ Ｐｘ＿ｚ０［ ｉ ］ − Ｒ）） − Ｒ ） ＋ １．０ ・・・（２１）
ここで、ｈｙｐｏｔ（ｐ１，ｐ２）は （ ｐ１×ｐ１＋ｐ２×ｐ２）０．５ を返す引数であり、Ｒｅｃｏｇ＿Ｄｉｓｔは接触する可能性があるときには０．８から１までの範囲を取り、可能性が低いほど小さい値となる。
【００４１】
ステップ３１０−５では、式（２０）と式（２１）で算出した２つの接触可能性を１つの接触可能性に統合する。
Ｒｅｃｏｇ［ ｉ ］
＝ｆｕｎｃ４（Ｔｈ＿ｒＶｙ＿Ｌ，Ｔｈ＿ｒＶｙ＿Ｈ，ｒＶｙ＿ｚ０［ｉ］，Ｒｅｃｏｇ＿ｒＶｘｙ［ｉ］，Ｒｅｃｏｇ＿Ｄｉｓｔ［ｉ］）（２２）
ここで、Ｔｈ＿ｒＶｙ＿ＬとＴｈ＿ｒＶｙ＿Ｈは障害物判断方法の重みを決める適当な閾値である。ｆｕｎｃ４（ａ１， ａ２， ａ３， ａ４， ａ５）は図９に表されるような特性を持つ関数であり、縦方向の相対速度が小さいときには式（２１）の結果を重視し、相対速度が大きいときには式（２０）の結果を重視する。
【００４２】
ステップ３１１では、ステップ３０８から３１０で求めた障害物判断結果：Ｒｅｃｏｇ［ ｉ ］を制御側へ出力し、第１の実施例におけるステップ２０７と同様に各変数の過去値を更新して終了する。
【００４３】
このようにして、レーダ視野角の左右端付近で検知物体の横位置に段差が生じた場合、あるいは、生じそうな場合には、相対速度の演算処理を一時的に変更する。さらに、障害物判断処理も一時的に変更する。これにより、高精度な相対速度が算出でき、さらに、障害物判断結果も正確さが向上することができるため、優れた車両用外界認識装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における基本構成を示す概略図である。
【図２】第１実施例における、外界認識装置の制御構成を表すブロック図である。
【図３】第１実施例における、相対速度算出制御を表すフローチャートである。
【図４】第２実施例における、相対速度算出制御を表すフローチャートである。
【図５】第２実施例における、通常の障害物判断処理制御を表すフローチャートである。
【図６】第２実施例における、関数ｆａｎｃ１の特性を表すマップである。
【図７】第２実施例における、関数ｆａｎｃ２の特性を表すマップである。
【図８】第２実施例における、関数ｆａｎｃ３の特性を表すマップである。
【図９】第２実施例における、関数ｆａｎｃ４の特性を表すマップである。
【図１０】割り込み車両を検知した場合の測距状況を表す概略図である。
【図１１】割り込み車両を検知した場合のリフレクタと車両中心の関係を表す図である。
【図１２】割り込み車両を検知した場合の横位置及び車幅の関係を表す図である。
【符号の説明】
１ レーザレーダ
２ レーダ処理装置
３ ＣＣＤカメラ
４ 画像処理装置
５ 外界認識装置
６ 車速検出装置
７ 操舵角検出装置
８ 自動ブレーキ制御装置
９ 負圧ブレーキブースタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザなどの電磁波を用いて、スキャニングすることにより、物体との相対位置を検知する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザの照射範囲を複数の検知エリアに区切り、各検知エリアの受信強度から物体の存在を判定する物体検知装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置では、各検知エリアの受信強度の加算値と閾値との比較を行うため、物体との相対距離に関わらず確実に物体を検知することが可能となるものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２８７１８号公報（第４〜６頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１に記載のような装置では、レーダからの電磁波を反射する反射物が、その全体で完全に電磁波を反射できないとき（物体の一部が検知範囲から外れる等により物体の本当の大きさに対する反射可能エリアが異なる場合）には、正しい相対横位置が検出できない場合が生じる。これについて図１０〜図１２を用いて説明する。時刻ｔ０において隣接レーンから自車進行方向の前方に割り込む車両が存在し、時刻ｔ１において割り込み車両の一部がレーダ視野角に入る。このとき、反射可能エリアを検知し、検知リフレクタ群の左端と右端の中心位置を車両の横位置として認識する。よって、図１１の実線で示す位置に割り込み車両が位置し、左端側のみのリフレクタによって横位置を認識することになる。その後、時刻ｔ２において車両全体が視野角に入り、図中右端側と左端側のリフレクタから横位置を認識するため、図１１の場合、横位置が図中左側に移動することとなる。図１２は物体検知装置が認識している割り込み車両の横位置と物体の幅（車幅）との関係を表すタイムチャートである。図１２の横位置のタイムチャートに示すように、車幅が大きく変化すると、レーダ出力の相対横位置に段差が生じるため、これを用いる処理、例えば、相対速度の算出処理では実際とは反対方向の動きとして相対速度が算出されるといった問題や、障害物判断処理では障害物として注目すべき車両を非障害物と判断してしまうという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上述の課題に鑑み、レーダ視野角の左右端付近に存在する物体の検出位置に段差が生じる場合であっても、誤った相対速度の算出や、誤った障害物判断がなされることのない車両用外界認識装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願発明では、自車周辺の物体を検知して、自車と検知した物体との相対位置を出力するスキャニング式測距手段と、該スキャニング式測距手段の出力から自車両と各物体との相対速度を算出する相対速度算出手段と、を備えた車両用外界認識装置において、前記スキャニング式測距手段の出力に基づき各物体の測距状況を把握する測距状況把握手段と、該測距状況把握手段の出力に応じて前記相対速度算出手段の演算を変更する相対速度演算変更手段とを設けたことで、上記課題を解決するに至った。
【０００７】
【発明の効果】
本願発明にあっては、スキャニングにより検知した各物体について、その検知状況を把握する。そして、検知状況の把握結果から、相対速度算出処理の変更の必要性に応じて、相対速度算出処理を一時的に変更する。このようにして、変更して算出した相対速度は、実際とは逆方向の動きとして算出されることがないため、相対速度の算出精度を向上することができる。更に、相対速度を用いた障害物判断処理等においては、その判断を正確に行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における車両用外界認識装置の実施形態について実施例をもとに説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【０００９】
（第１実施例）
図１は、この発明の第１実施例を示す図である。まず構成を説明すると、車両の先頭にはスキャニング式のレーザレーダ１が設けられている。このレーザレーダ１には、走査した結果から障害物候補を抽出するレーダ処理装置２が接続され、このレーダ処理装置２では一つ又は複数の障害物候補に対して自車両を原点とする２次元（車間距離方向と車幅方向）座標値の算出と、障害物候補の幅（大きさ）の算出が実施される。
【００１０】
また、自車前方の状況を高速に把握するプログレッシブスキャン式の３ＣＣＤカメラ３が搭載されている。この３ＣＣＤカメラ３の撮像結果が画像処理装置４に接続されている。この画像処理装置４ではレーダ処理装置２で捕捉した障害物候補の座標付近の画像データを記憶し、自車両のピッチング変動等によりレーダ検知物体をロストした場合に、画像処理により物体を検知する処理が実施される。
【００１１】
レーダ処理装置２の出力、および画像処理装置４の出力は外界認識装置５に接続されている。この外界認識装置５には、自車両の状態量を推定するために従属左右車輪速度を検出する車速検出装置６と、前輪操舵角を検出する操舵角検出装置７が接続されている。
【００１２】
上述のようなハード構成から、本発明の測距状況把握手段と後段の処理（相対速度算出処理や障害物判断処理）変更手段等の演算処理が行われ、これにより高度な車両用の外界認識システムが実施される。
【００１３】
外界認識装置５では、レーダ処理装置で検知した各物体が自車両にとって障害物であるか否かを正確に判断し、その判断結果は自動ブレーキ制御装置８に出力される。そして、前後輪には任意な制動力を達成する負圧ブレーキブースタ９が接続され、自車両の自動ブレーキ制御８からの制動力指令電圧が負圧ブレーキブースタ９のソレノイドバルブに印加されることにより行われる。
【００１４】
これらのレーダ処理装置２や自動ブレーキ制御装置８は、それぞれマイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータの駆動回路などを備え、互いに通信回路を介して情報を送受信する。
【００１５】
図２は、第１実施例における車両用外界認識装置の制御構成を表すブロック図である。まず構成を説明すると、図中の１０１は物体との相対位置を出力するスキャニング式測距手段、１０２はスキャニング式測距手段１０１の測距結果に基づき物体と自車両との相対速度を算出する相対速度算出手段、１０３はスキャニング式測距手段１０１で検知した物体の測距状況を把握する測距状況把握手段、１０４は測距状況把握手段１０３の出力をトリガーとして相対速度算出手段１０２の演算処理を変更する相対速度演算変更手段である。
【００１６】
図３は第１実施例における相対速度算出制御を表すフローチャートである。この実施例は、請求項１，３，４，６，８項に対応するものであり、自車前方の状況を把握するスキャニング式レーザレーダの走査結果（位置の変化や幅の変化）から、検知物体の測距状況を把握し、相対速度の演算処理を一時的に変更することで、より高精度に横方向相対速度を算出する場合である。尚、本制御は１００［ｍｓ］毎に実施されるものとする。
【００１７】
ステップ２０１では、スキャニング式レーザレーダ１の検知した各物体の位置ベクトル（横方向：Ｐｘ＿ｚ０， 縦方向Ｐｙ＿ｚ０），および、物体の幅（大きさ：Ｗ＿ｚ０）を読み込む。なお、添え字のｚ０とは今回の値を、ｚ１は１サンプリング（１００ｍｓ）過去の値を、ｚｎはｎサンプリング過去の値を、それぞれ意味する。
【００１８】
ステップ２０２では、ステップ２０１で読み込んだ検知物体の横方向位置とその過去値が、次式（１）を満足する場合にはステップ２０４へ、そうでない場合にはステップ２０３へ進む。
ａｂｓ（ Ｐｘ＿ｚ０ − Ｐｘ＿ｚ１ ） ＞ Ｔｈ＿Ｐｘ ・・・（１）
ここで、ａｂｓ（Ａ）とは、Ａ（引数）の絶対値を出力する関数である。また、Ｔｈ＿Ｐｘとは横方向の検知位置の変化に関する閾値であり、レーダの横方向標準偏差から決めても良い。具体的には、スキャニングレーザーレーダの横方向位置の標準偏差よりも若干大きな値に設定する。これにより、式１を満たす測距状況は、何らかの普通ではない状態（横変位の急変等）であり、後述する処理を一時的に変更する必要性を判断する（請求項１，３に対応）。
【００１９】
ステップ２０３では、ステップ２０１で読み込んだ検知物体の幅とその過去値が、次式（２）を満足する場合にはステップ２０４へ、そうでない場合にはステップ２０５へ進む。
ａｂｓ（ Ｗ＿ｚ０ − Ｗ＿ｚ１ ） ＞ Ｔｈ＿Ｗ ・・・（２）
ここで、Ｔｈ＿Ｗとは幅の変化に関する閾値であり、障害物とする物体の大きさから決めても良い。具体的には、スキャニングレーザレーダの視野角左右端付近で段差が生じる物体はある程度の車幅を有する。つまり、軽自動車以上を対象にすると、Ｔｈ＿Ｗをある程度の大きさ（少なくともバイク等の幅より大きな値）に設定すれば、片側リフレクタしか検知しない場合と両側リフレクタを検知した場合の差から、式２を満足する測距状況は、何らかの普通ではない状態（検知物体の幅（大きさ）が急変）であり、後段の処理を一時的に変更する必要性を判断する（請求項４に対応）。
【００２０】
なお、ステップ２０２とステップ２０３ではａｂｓ関数を使っているが、これは、検知物体がレーダ視野角の外→内だけでなく、内→外に移動した場合でも同様に＜一時的な処理変更＞を行うことで横位置段差に関する問題を解決することが可能なためである。
【００２１】
ステップ２０４では、ステップ２０１で読み込んだ検知物体の縦位置と横位置が、次式（３）を満足する場合にはステップ２０６へ、そうでない場合にはステップ２０５へ進む。
Ｋ１ Ｔｈ＿Ｌ ＜ ａｔａｎ（ Ｐｘ＿ｚ０ ／ Ｐｙ＿ｚ０ ） ＜Ｋ１ Ｔｈ＿Ｒ ・・・ （３）
ここで、ａｔａｎ（Ａ）とは、Ａの逆正接値を出力する関数であり、Ｋ１は１未満の正数であり、Ｔｈ＿ＬとＴｈ＿Ｒはスキャニングレーザレーダの視野角における左右端の角度を表すものである。例えば、視野角１２ｄｅｇのスキャニング式レーザレーダで自車の進行方向右側をプラスとした場合、自車正面を中心（ゼロｄｅｇ）として、Ｔｈ＿Ｌ ＝ −６［ｄｅｇ］，Ｔｈ＿Ｒ ＝ ＋６［ｄｅｇ］ となる。
よって、式３を満足しない場合には、検知物はレーダ視野角の左右端付近に存在する微妙な測距状態であることが分かる（請求項６に対応）。
【００２２】
ステップ２０５では、ステップ２０１で求めた検知物体の相対位置ベクトルとその過去値（Ｐｘ，Ｐｙ）から、相対速度ベクトル（横方向相対速度：ｒＶｘ＿ｚ０，縦方向相対速度：ｒＶｙ＿ｚ０）を次式（４）で表される伝達関数により算出し、ステップ２０７へ進む。
Ｇ（Ｚ） ＝ （ ｃＺ２ − ｃ ） ／ （ Ｚ２ − ａＺ ＋ ｂ ） ・・・ （４）
ここで、Ｚは進み演算子であり、係数ａ，ｂ，ｃは正数であって、これらは所望の擬似微分特性を有するようにサンプリング周期１００ｍｓで離散化されたものである。これにより、相対速度が実際とは逆方向の動きとして算出されることを防ぐだけでなく、より実際の動きに近い高精度な相対速度の算出を行うことができる（請求項８に対応）。
【００２３】
ステップ２０６では、ステップ２０１で求めた検知物体位置とその過去値、及び、ステップ２０５で求めた横方向の相対速度の過去値（ここで、もしステップ２０５で相対速度を求めていない初期状態の場合には、過去値はすべてゼロとする）を、次式のように変更して設定し、今回のサンプリング周期における横方向相対速度を算出する。なお、縦方向の相対速度に関しては（視野角の端っこでも段差や誤差は生じないため、従来同様）ステップ２０５の式（４）から求める。
ｔｅｍｐ ＝ Ｐｘ＿ｚ１ − Ｐｘ＿ｚ２ ・ ・ ・ （５）
Ｐｘ＿ｚ１ ＝ Ｐｘ＿ｚ０ − ｔｅｍｐ ， Ｐｘ＿ｚ２ ＝ Ｐｘ＿ｚ１ − ｔｅｍｐ ・ ・ ・ （６）
ｒＶｘ＿ｚ０ ＝ ａ ｒＶｘ＿ｚ１ − ｂ ｒＶｘ＿ｚ２ ＋ ｃ Ｐｘ＿ｚ０ − ｃ Ｐｘ＿ｚ２ ・・・ （７）
ここで、式（５）は位置の変化を表す値が求められるならば他の算出方法（例えば、ｔｅｍｐ ＝ ０．１ ｒＶｘ＿ｚ１， ここで０．１はサンプリング周期を意味している）でも良い。また、式（６）は”変更”直後の位置を基準として、”変更”直前の動きを考慮して過去値を再設定している。更に、式（７）は式（４）の伝達関数を離散時間系の状態方程式に書き直したものである。一見Ｐｘ＿ｚ１は使っていないが、次回のサンプリング周期でＰｘ＿ｚ２として用いられる。
【００２４】
ステップ２０７では、検知物体位置や相対速度の過去値を更新して終了する。
【００２５】
このようにして、検知物体の横方向相対速度を補正するため、スキャニングレーザレーダの視野角の左右端付近に検知物体が存在する際にレーダ出力が急変した場合でも、精度の高い横方向相対速度の算出が可能となり、これを用いた障害物判断処理では判断結果の正確さが向上される。なお、検知物体が複数出現した場合について明記していないが、複数の物体を検知した場合には各物体に対して同様の処理を行う。
【００２６】
（第２実施例）
次に第２実施例について説明する。基本的なハード構成は第１実施例と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。この第２実施例は、請求項２，５，６，７，９，１０項に対応するものであり、第１実施例はレーザレーダ視野角付近の横位置段差に対して横方向の相対速度算出処理を一時的に変更することにより、より高精度な相対速度算出を行うものであるが、第２実施例では、相対速度の演算処理だけでなくそれを使った障害物判断処理も一時的に変更する場合である。
【００２７】
図４，５は第２実施例における相対速度算出制御及び障害物判断制御を表すフローチャートである。本実施例も１００ｍｓ毎に実施され、ステップ３０１は第１実施例のステップ２０１と同様なので省略する。
【００２８】
ステップ３０２は、ステップ２０２と同様であるが、次式（８）からαを求める。
α＝ｆｕｎｃ１｛ ａｂｓ（ Ｐｘ＿ｚ０ − Ｐｘ＿ｚ１ ） − Ｔｈ＿Ｐｘ ｝ ・・・（８）
ここで、ｆｕｎｃ１（Ａ）とは図６のような特性を有する関数であって、ｆｕｎｃ１∈［０， １］の範囲をとる。
【００２９】
ステップ３０３は、ステップ２０３と同様であるが、次式（９）からβを求める。
β＝ｆｕｎｃ２｛ ａｂｓ（ Ｗ＿ｚ０ − Ｗ＿ｚ１ ） − Ｔｈ＿Ｗ ｝ ・・・（９）
ここで、ｆｕｎｃ２（Ａ）とは図７のような特性を有する関数であって、ｆｕｎｃ２∈［０， １］の範囲をとる。
【００３０】
ステップ３０４は、ステップ２０４と同様であるが、次式（１０）からγを求める。
γ ＝ ｆｕｎｃ３［ ａｂｓ｛ ａｔａｎ（ Ｐｘ＿ｚ０ ／ Ｐｙ＿ｚ０ ）｝ − Ｋ１ Ｔｈ＿Ｒ ］ ・・・ （１０）
ここで、ｆｕｎｃ３（Ａ）とは図８のような特性を有する関数であって、ｆｕｎｃ３∈［０， １］の範囲をとる。
【００３１】
ステップ３０５は、ステップ３０１で求めた検知物の位置の履歴から、δを求める。具体的な一例として以下のプログラムを示す。
δ１ ＝ 初期値ゼロ，δ＝ 初期値ゼロ （物体を新たに検知した際にゼロに設定される）
ｉｆ （α＞０．８） δ１ ＝ １０
ｉｆ （δ１＞０） δ１ ＝ δ１−１ （サンプリング周期毎にデクリメントされる）
ｉｆ （ ａｂｓ（Ｐｘ＿ｚ０） ＜ａｂｓ（Ｐｘ＿ｚ１） かつ ａｂｓ（Ｐｘ＿ｚ１） ＜ ａｂｓ（Ｐｘ＿ｚ２） ） δ＝ １
ここで、ｉｆ （ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ） ｓｔａｔｅｍｅｎｔ とは、ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎを満たす場合にｓｔａｔｅｍｅｎｔ を実施する関数である。すなわち、物体の位置が急変：δ１＝１０してから、１秒：δ１＞０以内に、検知物体の横位置が自車両へ接近してくるとδ＝１となる（請求項５に対応）。
【００３２】
ステップ３０６は、ステップ３０２から３０４で求めた値の合計が、次式（１１）を満たす場合にはステップ３０７へ、そうでない場合には、第１実施例におけるステップ２０５の相対速度算出を行い、ステップ３０８へ進む。
α＋β＋γ ＞ Ｔｈ＿Ｒｅｓｅｔ ・・・（１１）
なお、Ｔｈ＿Ｒｅｓｅｔとは相対速度をリセットすべきか否かを判断する正の閾値で、例えば２．１に設定する。
【００３３】
ステップ３０７は、横方向の相対速度を次のようにリセットする。よって、実際とは逆方向の動きとして相対速度が算出されることがない（請求項７に対応）。（縦方向はリセットしない。）
Ｐｘ＿ｚ１ ＝ Ｐｘ＿ｚ０ ， Ｐｘ＿ｚ２ ＝ Ｐｘ＿ｚ０ ・ ・ ・ （１２）
ｒＶｘ＿ｚ０ ＝ ０， ｒＶｘ＿ｚ１ ＝ ０， ｒＶｘ＿ｚ２ ＝ ０ ・・・ （１３）
【００３４】
ステップ３０８では、次式（１４）を実施する。
ｉｆ（ γ ＞ Ｔｈ＿γ ） Ｒｅｃｏｇ［ｉ］ ＝ ０， Ｊｕｄｇｅ＿Ｆｉｎｉｓｈ＿Ｆｌａｇ［ｉ］ ＝ １ ・・（１４）
ここで、Ｔｈ＿γは検知物体がレーダの視野角の左右端に存在するか否かを判断する１未満の正数である。Ｒｅｃｏｇ［ｉ］ ， Ｊｕｄｇｅ＿Ｆｉｎｉｓｈ＿Ｆｌａｇ［ｉ］はともに、新たに物体を検出するとゼロが初期的に設定されるものである。前者は０〜１の範囲をとる変数で、障害物と判断する度合いが強いほど１に近づく。また、後者は障害物判断処理が終了した場合に１がセットされるフラグである。ｉは検知物体のＩＤ番号（先行車を２台検知した場合にはｉ＝０， ｉ＝１ の２つ）である。すなわち、レーダ視野角の端部に存在する検知物体については、障害物と判断しない処理を行うことで、ブレーキの誤作動を確実に防止することができる。よって、実際は非障害物である物体に対して誤ってブレーキを掛けることがない（請求項１０に対応）。
【００３５】
ステップ３０９では、ステップ３０８でＪｕｄｇｅ＿Ｆｉｎｉｓｈ＿Ｆｌａｇ［ｉ］ ＝ １と設定されていない物体に対してステップ３０２から３０４で求めた値の合計から、次式（１５）を実施する。
ｉｆ （δ＝ ０ かつ α＋β＋γ＞ Ｔｈ＿Ｈｏｌｄ）
Ｊｕｄｇｅ＿Ｆｉｎｉｓｈ＿Ｆｌａｇ［ｉ］＝ １ （１５）
ここで、Ｔｈ＿Ｈｏｌｄは検知物を保持すべきか否かを決める閾値であり、正の値を有するものである。すなわち、障害物判断を保持するため、それに該当する検知物体番号の判断終了フラグを１としている。δ＝ １の場合には検知物の横位置が急変してから自車方向に接近している状態であり、制動制御や警報などを許可したいため、障害物判断を保持させないことで、レーダ視野角の左右端付近での障害物判断性能の低下を防止することができる（請求項９に対応）。
【００３６】
ステップ３１０では、ステップ３０８とステップ３０９でＪｕｄｇｅ＿Ｆｉｎｉｓｈ＿Ｆｌａｇ［ｉ］ ＝ １と設定されていない物体番号に対して、以下の障害物判断（通常の判断処理）を行う。ここで、図５に示す通常の障害物判断処理を説明する。
【００３７】
ステップ３１０−１では、今回のサンプリングにおける自車両の車速Ｖｓｐと舵角Ｓｔｒとヨーレートｄψ／ｄｔを読み込む。
【００３８】
ステップ３１０−２では、３１０−１で求めた車速と舵角とヨーレートを用いて次式より自車両の将来の移動軌跡を、自車両の旋回半径として予測する。
Ｒ＝Ｖｓｐ／（ｄψ／ｄｔ） （ ｉｎ ｃａｓｅ ｏｆ Ｖｓｐ ＞ ３０ｋｍ／ｈ ） （１６）
Ｒ＝ （ ｌｆ ＋ ｌｒ ） ／Ｓｔｒ （ ｉｎ ｃａｓｅ ｏｆ Ｖｓｐ ≦ ３０ｋｍ／ｈ ）
ここで、ｌｆ， ｌｒは、それぞれ前輪から重心までの距離と、後輪から重心までの距離を表している。
【００３９】
ステップ３１０−３では、ステップ３０１で読み込んだ検知物体の位置から自車両と接触する可能性の最も高い相対速度ベクトルの向きを式（１７）から、自車両とギリギリで接触する場合の相対速度ベクトルの向きを式（１８）からそれぞれ求める。
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＿Ｃ［ ｉ ］ ＝ ａｔａｎ（ Ｐｘ＿ｚ０［ ｉ ］ ／ Ｐｙ＿ｚ０［ ｉ ］ ） ・・・ （１７）
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＿Ｌ［ ｉ ］
＝ ａｔａｎ（ （Ｐｘ＿ｚ０［ ｉ ］ ＋ Ｗ＿ｚ０［ ｉ ］／２ ＋ ｗ／２） ／ （Ｐｙ＿ｚ０［ ｉ ］） ） ・（１８）
ここで、ｗは自車両の幅をそれぞれ表している。
次に、自車両に対する障害物候補の相対速度ベクトルの向きを式（１９）で算出し、これより、検知物体が自車両にとって障害物となりえる可能性を式（２０）により算出する。
ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ［ ｉ ］ ＝ ａｔａｎ（ ｒＶｘ＿ｚ０［ ｉ ］ ／ ｒＶｙ＿ｚ０［ ｉ ］ ） ・・・（１９）
Ｒｅｃｏｇ＿ｒＶｘｙ［ｉ］
＝ （−０．２ ／ ｆａｂｓ（ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＿Ｌ［ ｉ ］ − ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＿Ｃ［ ｉ ］ ） ）
＊ ｆａｂｓ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ＿Ｃ［ ｉ ］ − ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ［ ｉ ］） ＋ １．０ ・・・（２０）
ここで、Ｒｅｃｏｇ＿ｒＶｘｙは接触する可能性があるときには０．８から１までの範囲を取り、可能性が低いほど小さい値となる。
【００４０】
ステップ３１０−４では、式（１６）で算出した自車の将来の移動軌跡Ｒから、式（２１）により検知物体と自車両との接触可能性を求める。
Ｒｅｃｏｇ＿Ｄｉｓｔ［ｉ］ ＝ （−０．２ ／ ｗ／２ ） ＊ ａｂｓ（ｈｙｐｏｔ（Ｐｙ＿ｚ０［ ｉ ］，（ Ｐｘ＿ｚ０［ ｉ ］ − Ｒ）） − Ｒ ） ＋ １．０ ・・・（２１）
ここで、ｈｙｐｏｔ（ｐ１，ｐ２）は （ ｐ１×ｐ１＋ｐ２×ｐ２）０．５ を返す引数であり、Ｒｅｃｏｇ＿Ｄｉｓｔは接触する可能性があるときには０．８から１までの範囲を取り、可能性が低いほど小さい値となる。
【００４１】
ステップ３１０−５では、式（２０）と式（２１）で算出した２つの接触可能性を１つの接触可能性に統合する。
Ｒｅｃｏｇ［ ｉ ］
＝ｆｕｎｃ４（Ｔｈ＿ｒＶｙ＿Ｌ，Ｔｈ＿ｒＶｙ＿Ｈ，ｒＶｙ＿ｚ０［ｉ］，Ｒｅｃｏｇ＿ｒＶｘｙ［ｉ］，Ｒｅｃｏｇ＿Ｄｉｓｔ［ｉ］）（２２）
ここで、Ｔｈ＿ｒＶｙ＿ＬとＴｈ＿ｒＶｙ＿Ｈは障害物判断方法の重みを決める適当な閾値である。ｆｕｎｃ４（ａ１， ａ２， ａ３， ａ４， ａ５）は図９に表されるような特性を持つ関数であり、縦方向の相対速度が小さいときには式（２１）の結果を重視し、相対速度が大きいときには式（２０）の結果を重視する。
【００４２】
ステップ３１１では、ステップ３０８から３１０で求めた障害物判断結果：Ｒｅｃｏｇ［ ｉ ］を制御側へ出力し、第１の実施例におけるステップ２０７と同様に各変数の過去値を更新して終了する。
【００４３】
このようにして、レーダ視野角の左右端付近で検知物体の横位置に段差が生じた場合、あるいは、生じそうな場合には、相対速度の演算処理を一時的に変更する。さらに、障害物判断処理も一時的に変更する。これにより、高精度な相対速度が算出でき、さらに、障害物判断結果も正確さが向上することができるため、優れた車両用外界認識装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例における基本構成を示す概略図である。
【図２】第１実施例における、外界認識装置の制御構成を表すブロック図である。
【図３】第１実施例における、相対速度算出制御を表すフローチャートである。
【図４】第２実施例における、相対速度算出制御を表すフローチャートである。
【図５】第２実施例における、通常の障害物判断処理制御を表すフローチャートである。
【図６】第２実施例における、関数ｆａｎｃ１の特性を表すマップである。
【図７】第２実施例における、関数ｆａｎｃ２の特性を表すマップである。
【図８】第２実施例における、関数ｆａｎｃ３の特性を表すマップである。
【図９】第２実施例における、関数ｆａｎｃ４の特性を表すマップである。
【図１０】割り込み車両を検知した場合の測距状況を表す概略図である。
【図１１】割り込み車両を検知した場合のリフレクタと車両中心の関係を表す図である。
【図１２】割り込み車両を検知した場合の横位置及び車幅の関係を表す図である。
【符号の説明】
１ レーザレーダ
２ レーダ処理装置
３ ＣＣＤカメラ
４ 画像処理装置
５ 外界認識装置
６ 車速検出装置
７ 操舵角検出装置
８ 自動ブレーキ制御装置
９ 負圧ブレーキブースタ
Claims (10)
- 自車周辺の物体を検知して、自車と検知した物体との相対位置を出力するスキャニング式測距手段と、
該スキャニング式測距手段の出力から自車両と各物体との相対速度を算出する相対速度算出手段と、
を備えた車両用外界認識装置において、
前記スキャニング式測距手段の出力に基づき各物体の測距状況を把握する測距状況把握手段と、
該測距状況把握手段の出力に応じて前記相対速度算出手段の演算を変更する相対速度演算変更手段と、
を設けたことを特徴とする車両用外界認識装置。 - 自車周辺の物体を検知して、自車と検知した物体との相対位置を出力するスキャニング式測距手段と、
該スキャニング式測距手段の出力を用いて各物体が障害物か否かを判断する障害物判断手段と、
を備えた車両用外界認識装置において、
前記スキャニング式測距手段の出力に基づき各物体の測距状況を把握する測距状況把握手段と
該測距状況把握手段の出力に応じて前記障害物判断手段の処理を変更する障害物判断処理変更手段と、
を設けたことを特徴とする車両用外界認識装置。 - 請求項１または２に記載の車両用外界認識装置において、
前記測距状況把握手段は、前記スキャニング式測距手段の出力から検知物体の横方向（車両にあっては車幅方向）の位置が急変したときに、前記相対速度算出手段または前記障害物判断手段の処理の変更を知らせる情報を出力することを特徴とする車両用外界認識装置。 - 請求項１ないし３いずれか１つに記載の車両用外界認識装置において、
前記測距状況把握手段は、前記スキャニング式測距手段の出力から、物体の幅が急変したときに、前記相対速度算出手段または前記障害物判断手段の処理の変更を知らせる情報を出力することを特徴とする車両用外界認識装置。 - 請求項１ないし４いずれか１つに記載の車両用外界認識装置において、
前記測距状況把握手段は、前記スキャニング式測距手段の出力における、検知物体の位置の履歴から、前記相対速度算出手段または前記障害物判断手段の処理の変更を知らせる情報を出力することを特徴とする車両用外界認識装置。 - 請求項１ないし５いずれか１つに記載の車両用外界認識装置において、
前記測距状況把握手段は、前記スキャニング式測距手段における視野角の左右端付近に物体を検知したときに、前記相対速度算出手段または前記障害物判断手段の処理の変更を知らせる情報を出力することを特徴とする車両用外界認識装置。 - 請求項１，３，４，５，６いずれか１つに記載の車両用外界認識装置において、
前記相対速度演算変更手段は、前記測距状況把握手段の出力から変更を知らせる情報が出力されると、横方向の相対速度を初期状態にリセットすることを特徴とする車両用外界認識装置。 - 請求項１，３，４，５，６，７いずれか１つに記載の車両用外界認識装置において、
前記相対速度演算変更手段は、前記測距状況把握手段の出力から変更を知らせる情報が出力されると、横方向の相対速度の算出に用いる値を、その直前までの物体の動きを考慮して設定することを特徴とする車両用外界認識装置。 - 請求項２，３，４，５，６いずれか１つに記載の車両用外界認識装置において、
前記障害物判断処理変更手段は、前記測距状況把握手段の出力から変更を知らせる情報が出力されると、障害物の判断結果を保持する処理状態へ変更することを特徴とする車両用外界認識装置。 - 請求項２，３，４，５，６，９いずれか１つに記載の車両用外界認識装置において、
前記障害物判断処理変更手段は、前記測距状況把握手段の出力から変更を知らせる情報が出力されると、障害物として判断しない処理状態へ変更することを特徴とする車両用外界認識装置。
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